Verlängerung der Standzeiten und Erhöhung der Verfügbarkeit mit mobiler Technik
1 Einleitung
Die permanente Leistungssteigerung und die damit verbundenen Ansprüche an die Verfügbarkeit der Prozessanlagen in der Zement- und Mineralindustrie haben zur Folge, dass die Ersatzteilbevorratung größer wird und somit höhere Kosten für Ersatzteilebeschaffung anfallen. Die Verschleißwerte in vielen, stark beanspruchten Anlagenteilen steigen überproportional an. Um Planungssicherheit im Bereich Wartung und Instandhaltung zu erzielen und Standzeiten von hoch beanspruchten Maschinenkomponenten zu verlängern, erarbeitet die Teutrine GmbH aus Oelde gemeinsam mit dem Kunden innovative, pragmatische und effiziente Lösungsmöglichkeiten. Hier spielen insbesondere mobile Bearbeitungsmaschinen für den Einsatz direkt vor Ort beim Kunden eine große Rolle.
Weltweit stehen die Experten der Teutrine GmbH den Kunden mit Know-how und Maschinen zur Verfügung, um die Maschinenanlagen in möglichst kurzer Zeit wieder einsatzfähig zu machen. Maßgeblich und von sehr großer Bedeutung für den Erfolg eines Vor-Ort-Einsatzes beim Kunden sind oftmals gerade die vorbereitenden Arbeiten. Die Anpassung der mobilen Teutrine-Bearbeitungsmaschinen an den Kundenbedarf muss im Vorfeld recherchiert und präzise geklärt werden, damit vor Ort Werkstattqualität erzielt werden kann. Dieser Sachverhalt soll am Beispiel einer Rollenpressmühle, deren Mahlrollen mit Hartmetallstiften bestückt sind, veranschaulicht werden.
2 Problemstellung
Rollenpressmühlen arbeiten mit zwei gegeneinander gestellten Mahlrollen. Hierbei ist eine Rolle fest installiert, die zweite Rolle wird durch Hydraulikzylinder angestellt, um den Mahlspalt zu justieren, bzw. bei Grobkorn nachzugeben. Weiterhin gleicht die Hydraulik einseitige Belastungen aus, dass heißt, der Druck wird über die Speicherblasen auf die höher beanspruchte Seite erhöht. Bedingt durch diesen Prozess unterliegen die Rollen bzw. die Hartmetallstifte unterschiedlichem Verschleiß, der in diesem Fall hauptsächlich in der Rollenmitte vorherrscht. Das bedeutet, dass der Mahlspalt in der Mitte zu groß wird, die geforderte Korngrößenverteilung des Materials durch den Mahlprozess nicht erreicht und somit am Ende ein minderwertiges Produkt erzeugt wird. Dies bedeutet:
– Für die Vermahlung von Schlacke oder Klinker bzw. für die Herstellung von Schlacken-Zemente muss mehr Energie aufgewandt werden.
– Der hergestellte Zement ist von geringerer Qualität.
Die im Vorfeld getätigte Recherche diente zur Klärung folgender Fragen:
– Härte der Metallstifte: Wie können die Walzenseiten der Rollen mit den Metallstiften von sehr hoher Materialhärte (Vickershärte von über 900 HV-50) vom Grundsatz her bearbeitet werden?
– Mobile Bearbeitung: Ist eine mobile Bearbeitung vor Ort beim Kunden möglich? Welche Verfahren können für eine Bearbeitung in der Mühle, ohne einen kostenintensiven Aus- und Wiedereinbau der Mahlrollen, entwickelt werden?
– Kostengünstiger Prozess/Standzeitverlängerung: Birgt die mobile Bearbeitung vor Ort tatsächlich eine kostengünstige Alternative und beträchtliches Einsparungspotenzial für den Kunden, da dieser den Kauf von teuren Ersatzteilen in Form neuer Mahlrollen vorerst umgehen kann.
3 Ermittlung einer angepassten Methodik
Um dieses Projekt erfolgreich abzuschließen, mussten neue Lösungswege eruiert werden. Innerhalb eines Jahres wurde ein komplexes Engineering mit einer Reihe umfangreicher Grundlagenversuche durchgeführt. So wurde zunächst untersucht, ob Wasserstrahlschneiden für die Bearbeitung als Technik in Frage kommt.
Für dieses Verfahren wird ein sehr hoher Energiebedarf von 3000 bar benötigt. Die Schnittbreite beträgt dabei ca. 1,5 mm (Verbrauch ca. 110 Amp., Zeit 2 Min. 15 Sek.). Der Wasserstrahl trennt das sehr harte Material und kann nur in einem Wasserbecken absorbiert werden, hat jedoch mehrere Nachteile: Die Methode ist sehr gefährlich, und die anfallende Spritzwassermenge muss beherrscht werden. Ferner müsste jeder Stift einzeln angefahren werden. Für Mahlanlagen in der Zementindustrie hat sich die Methode deshalb als ungeeignet erwiesen.
Eine alternative Methode ist das Schleifen mit konventionellen Schleifmitteln (Bild 1). Der Versuch mit Schleifscheiben in verschiedenen Körnungen war positiv zu bewerten; allerdings war die Standzeit sehr gering und somit der Verbrauch an Schleifscheiben sehr hoch. Diese Ergebnisse waren, unabhängig davon, ob Schleifmittel mit Korunt oder im keramischen Verbund eingesetzt wurden.
4 Erfolgreicher Lösungsansatz
Nach einer Reihe von Werkstattversuchen wurde für diesen Einsatzfall eine spezielle Topfschleifscheibe (Bild 2) entwickelt. Die Bearbeitungseinheit (Bild 3) wurde in der Form konstruiert, dass Einsatzmöglichkeiten für unterschiedliche Walzenlängen und Rollendurchmesser gegeben sind. Gleichzeitig wurde Wert auf eine kompakte Bauform gelegt, die den weltweiten Einsatz und die entsprechend notwendige Transportmöglichkeit per Luftfrachtversand ermöglicht. Die Vorreinigung der Rollen erfolgt mittels Sandstrahlen (Bild 4), um Schlackereste oder andere Rückstände zu entfernen, die sich im Laufe des Mahlbetriebes in den Zwischenräumen der Hartmetallstifte festgesetzt hatten. Im Anschluss erfolgte die Montage der mobilen Bearbeitungseinheit, jeweils eine Bearbeitungseinheit (Bild 5) vor der Festrolle und eine Bearbeitungseinheit vor der Losrolle fixiert wurde. Die Ausrichtgenauigkeit liegt dabei bei 0,01 mm. Die Rollen werden entsprechend vermessen und der höchste Hartmetallstift als Referenzmarke (Bild 6 und 7) markiert.
Die Rollen werden mit dem existenten Hilfsantrieb der
Mühle gedreht und simultan mit beiden Hoch-Präzisions-Schleifanlagen bearbeitet. Eine Frequenzsteuerung erlaubt die Einstellung deroptimalen Vorschub-Geschwindigkeit. Die Spezialschleifmittel (Bild 8) werden mit Wasser gekühlt. Die Zirkulation des Kühlwassers erfolgt mit Pumpen im Kreislauf.
5 Schlussfolgerungen
Je nach Verschleißgrad der Rollen lässt sich die Bearbeitung vor-Ort mehrfach wiederholen.
Die Vorteile für den Betreiber sind:
– Kurze Stillstandzeit der Rollenpressmühle
– Kostenintensiver Aus- und Wiedereinbau der Mahlrollen entfällt
– Kostenersparnis gegenüber dem Einbau einer neuen Rolle
– Kostenersparnis gegenüber dem Aufarbeiten der alten Rolle im Werk des Herstellers
Mit dieser Innovation auf dem Gebiet der Rollenpressmühlen ist es nunmehr möglich, die Gesamtbetriebszeit der Rollen um ein Vielfaches zu erhöhen. Der Mahlspalt kann wieder korrekt justiert werden, die optimale Körnung des Rohmaterials ist wieder hergestellt und führt damit zu qualitativ besseren Ergebnissen in der Zementproduktion.
